LAPORAN PRAKTIKKUM FISIKAPembiasan pada Kaca Planparalel

Kisi Difraksi

Daniel Christianto Setyo P.

XII IPA 8 – 06

SMA NEGERI 1 SURAKARTA

TAHUN PELAJARAN 2013/2014

PEMBIASAN PADA KACA PLANPARALEL

A. TUJUAN PERCOBAAN

Tujuan dari percobaan ini adalah:

1. Menyelidiki sifat pembiasan pada kaca planparalel.

2. Membandingkan besarnya pergeseran sinar pada kaca planparalel dari hasil

pengukuran langsung dengan hasil perhitungan

3. Menentukan indeks bias kaca

4. Menemukan hubungan antara sinar datang, sinar pantul, dan ketebalan kaca.

B. ALAT DAN BAHAN

1. Kaca planparalel

2. Busur derajat

3. Kertas

4. Styrofoam (dalam percobaan ini praktikan ganti dengan selembar kardus

berbentuk persegi, dengan ukuran 30 cm x 30 cm)

5. Jarum pentul secukupnya

6. Pensil

7. Penggaris

C. KONSEP FISIS

1. Jika jarum pentul di bagian ‘utara’ kaca planparalel pada percobaan kedua

diletakkan pada sudut yang berbeda dengan jarum pentul percobaan pertama,

maka panjang pergeseran sinarnya akan berbeda pula.

2. Sinar datang dari udara ke kaca dan sinar keluar dari kaca ke udara memiliki

besar sudut yang sama, sehingga semakin besar sinar datang dari udara,

semakin besar pula sinar bias dari kaca.

3. Kaca planparalel memiliki indeks bias yang lebih besar daripada indeks bias

udara.

D. LANDASAN TEORI

Pembiasan terjadi apabila cahaya melewati batas dua medium. Seberkas

cahaya (sinar) yang datang dari medium kurang rapat ke medium lebih rapat akan

dibiaskan mendekati garis normal. Ini berarti sudut datang lebih besar daripada

sudut bias. Sudut datang adalah sudut yang dibentuk oleh sinar datang dengan

garis normal permukaan. Sementara sudut bias adalah sudut yang dibentuk oleh

sinar bias dengan garis normal.

Hubungan antara sinar datang, sudut datang, dengan sinar bias dan sudut bias

ditemukan secara eksperimental oleh Willebrord Snellius pada tahun 1621.

Hubungan yang diberikan dikenal sebagai Hukum Snellius atau Hukum

Pembiasan. Hukum Snellius menyatakan hukum-hukum pembiasan sebagai

berikut.

1. Sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak dalam satu bidang datar.

2

2. Perbandingan sinus sudut datang dengan sinus sudut bias pada dua medium

berbeda merupakan bilangan tetap yang disebut indeks bias. Pernyataan ini

dapat dituliskan dalam bentuk persamaan:

n1 sin i=n2 sin r

Keterangan:

n1 = indeks bias medium 1 i = sudut datang sinar

n2 = indeks bias medium 2 r = sudut bias sinar

Di dalam kaca planparalel, sinar mengalami pembiasan dua kali. Pembiasan

pertama terjadi ketika cahaya masuk ke kaca. Pembiasan kedua terjadi ketika

cahaya keluar dari kaca ke udara. Ketika cahaya masuk ke kaca, cahaya akan

dibiaskan mendekati garis normal. Setelah itu cahaya akan keluar dari kaca dan

dibiaskan oleh udara menjauhi garis normal. Pergeseran sinar yang melewati kaca

planparalel dapat dihitung dengan persamaan:

t=sin(i−r )cos r

d

Keterangan:

t = pergeseran sinar (m)

d = lebar kaca planparalel (m)

E. CARA KERJA

1. Meletakkan selembar kardus di atas meja.

2. Mengambil kertas dan menempelkan pada kardus, lalu mengambil kaca

planparalel dan mengukur ketebalannya (d).

3. Meletakkan kaca planparalel di atas kertas, lalu menggambar bagian tepi kaca

tersebut.

4. Membuat garis normal (N1) pada bagian pinggir kaca, kemudian membuat sudut

datang (i1)

5. Menancapkan dua jarum pentul pada ujung-ujung sinar datang yang telah

digambar.

6. Mengamati kedua jarum pentul yang ditancapkan pada sinar datang dari sisi

kaca yang lain dengan menancapkan dua jarum pentul lagi agar kedua jarum

pentul tersebut kelihatan berimpit dengan jarum pentul yang tertancap pada

sinar datang.

7. Mengambil kaca planparalel dan menarik garis penghubung antara dua jarum

pentul pada sinar bias kaca. Kemudian menarik garis penghubung antara sinar

datang dengan sinar bias.

8. Membuat garis normal untuk sinar bias (N2) dan mengukur sudut bias kaca (r2).

9. Menggambar garis penghubung antara sinar datang dan sinar bias. Lalu

mengukur besar sudut r1 dan i2.

10. Memperpanjang sinar datang, kemudian menarik garis yang tegak lurus yang

menghubungkan perpanjangan sinar datang dengan sinar bias (t). Lalu

mengukur panjang garis yang menghubungkan sinar datang dengan

perpanjangan sinar bias tersebut (t).

3

d

tN2

r2

r1

i2

i1

N1

11. Mengulangi langkah 1-11 sebanyak dua kali dengan besar sudut datang yang

berbeda-beda.

F. HASIL PENGAMATAN

d = 6 cm

No i1 r1 r2

t (dari pengamat

an)

t (dari rumus)

1 370 230 370 1,2 cm 1,577 cm

2 500 250 500 2,6 cm 2,801 cm

G. ANALISIS DATA

1. Perhitungan Panjang Pergeseran Sinar (t)

t 1=sin(i1−r1)cos r1

×d=sin (37−23)0

cos230×6= sin 14

0

cos 230×6=0,242

0,921×6=1,577 cm

t 2=sin(i1−r1)cos r1

×d=sin (50−25)0

cos250×6= sin 25

0

cos250×6=0,423

0,906×6=2,801cm

2. Kesalahan Mutlak

∆ t=12×skala terkecil=1

2×0,1cm=0,05cm

t 1→(t 1±∆ t )=(1,58±0,05)cm

t 2→(t 2±∆ t )=(2,80±0,05)cm

H. SOAL DAN JAWABAN

1. Bandingkanlah hasil t hitung dengan t hasil pengukuran! Jelaskan!

Jawab : t1 hasil pengamatan = 1,2 cm

t1 dari rumus = 1,58 cm

t2 hasil pengamatan = 2,6 cm

t2 dari rumus = 2,80 cm

Ternyata hasilnya berbeda namun hanya selisih sedikit.

2. Bandingkanlah hasil antara sinar datang dengan sinar pantul!

Jawab : Berdasarkan percobaan, besarnya sudut sinar datang dari udara ke

kaca dengan sinar bias dari kaca ke udara adalah sama pada masing-

masing percobaan.

Percobaan 1 i1 = r2 = 370

Percobaan 2 i1 = r2 = 500

3. Berapa besar indeks bias kaca?

Jawab : Besar indeks bias kaca planparalel pada percobaan 1 adalah sebagai

berikut.

nu sin i1=nkp sin r1

1×sin 370=nkp sin 230

nkp=sin 370

sin 230

nkp=1,54

4

Besar indeks bias kaca planparalel pada percobaan 2 adalah sebagai

berikut.

nu sin i1=nkp sin r1

1×sin 500=nkp sin 250

nkp=sin 500

sin 250

nkp=1,81

Hasil kedua indeks bias tersebut sedikit berbeda, mungkin karena

ketidaktelitian praktikan dalam mengukur besar sudut yang ada dalam

percobaan tersebut.

I. KESIMPULAN

1. Penyajian Data

(t 1±∆ t)=(1,58±0,05)cm

(t 2±∆ t )=(2,80±0,05)cm

2. Panjang pergeseran sinar hasil pengamatan dengan hasil perhitungan rumus

berbeda, karena ada beberapa kemungkinan sebagai berikut :

a. Ketidakcermatan praktikan dalam pengukuran menggunakan penggaris dan

busur derajat;

b. Kemampuan mata praktikan ketika melihat jarum mungkin kurang tajam; dan

c. Garis perpanjangan sinar datang terlihat kurang sejajar dengan garis sinar bias

keluar kaca.

Surakarta, 18 September 2013

Pembina, Praktikan,

Kurotu A'yun, S.Pd., M.Pd. Daniel Christianto Setyo PrihangkosoNIP. 19700908 199702 2 004 NIS. 20604

5

KISI DIFRAKSI

A. TUJUAN PERCOBAAN

Tujuan dari percobaan ini adalah menentukan λ merah, λ kuning, dan λ biru.

B. ALAT DAN BAHAN

1. Power supply 4. Layar

2. Lampu 12 volt 5. Lensa

3. Kisi 6. Mistar

C. KONSEP FISIS

1. Ketika cahaya dilewatkan melalui kisi, maka hasilnya di layar tampak spektrum-

spektrum warna yang terpisah.

2. Tiga kisi yang konstanta kisinya masing-masing berbeda menghasilkan spektrum

warna di layar yang jaraknya berbeda-beda pula.

3. Jika kedudukan lensa atau diubah-ubah membuat jarak spektrum warna di layar

berubah jarak.

D. LANDASAN TEORI

Difraksi adalah pelenturan suatu gelombang. Berarti difraksi cahaya dapat

didefinisikan sebagai pelenturan cahaya yaitu saat suatu cahaya melalui celah maka

cahaya dapat terpecah-pecah menjadi bagian-bagian yang lebih kecil dan memiliki

sifat seperti cahaya baru. Sifat-sifat difraksi pada cahaya ini dapat dibuktikan

dengan melihat pola interferensi yang terjadi pada layar saat dipasang di belakang

celah.

Kisi adalah sejumlah celah sempit sejajar dan terpisah dengan jarak yang sama.

Kisi dapat dibuat dengan cara menggores pelat logam dengan ujung sebuah intan

sedemikian rupa sehingga membentuk garis-garis sejajar berjarak sama satu sama

lain. Bagia logam yang tergores sebagai celah kisi difraksi pertama kali dibuat oleh

Fraunhofer dengan menggunakan kawat-kawat halus. Untuk menghitung jarak

antarcelah, dapat digunakan rumus berikut.

d= 1N

Pola terang-gelap yang terbentuk di layar akibat difraksi oleh kisi sama dengan

pola hasil interferensi pada celah ganda Young. Oleh karena itu, persamaan pola

difraksi oleh kisi sama dengan pola interferensi celah ganda Young. Untuk pita

terang dengan sudut yang sangat kecil, dapat diperoleh rumus berikut.

d . pl

=m . λ

Sedangkan untuk pita gelap adalah:

d . pl

=(m−12 ) . λ

Keterangan:

d : konstanta kisi

6

p : jarak titik terang pusat

l : jarak kisi ke layar

m : orde

λ : panjang gelombang cahaya yang digunakan

E. CARA KERJA

1. Menyusun alat dan bahan seperti pada gambar. Kemudian menentukan kisi yang

akan digunakan.

2. Menyalakan power supply. Lalu mengamati pola yang terjadi pada layar.

3. Mengubah-ubah posisi lensa, kisi, dan layar sehingga pada layar terjadi pola garis

terang-gelap.

4. Mengukur jarak kisi ke layar (l).

5. Mengukur jarak salah satu warna terang ke terang pusat (p).

6. Menentukan konstanta kisi (d) dengan melihat spesifikasi kisi yang digunakan.

7. Mengisi data pada tabel pengamatan.

F. HASIL PENGAMATAN

NoKisi yang

Digunakan (N)

Warna

Cahaya

l (cm) m (orde)

p (cm) d (m) λ (m)

1 100 line / mm

Merah 15,3 1 1 10-5 6,54 x 10-

7

Hijau 15,3 1 0,9 10-5 5,88 x 10-

7

Biru 15,3 1 0,7 10-5 4,58 x 10-

7

2 300 line / mm

Merah 8,3 1 1,6 3,33 . 10-6

6,42 x 10-

7

Hijau 8,3 1 1,2 3,33 . 10-6

4,82 x 10-

7

Biru 8,3 1 1,1 3,33 . 10-6

4,41 x 10-

7

3 600 line / mm

Merah 6,8 1 2,7 1,67 . 10-6

6,63 x 10-

7

Hijau 6,8 1 2,2 1,67 . 10-6

5,40 x 10-

7

Biru 6,8 1 1,9 1,67 . 10-6

4,42 x 10-

7

G. ANALISIS DATA

1. Perhitungan Panjang Gelombang Cahaya (λ)

d . pl

=m . λ→λ=d . pl .m

a. Panjang Gelombang Cahaya Merah Berdasarkan Rumus

7

Layar

KisiLensaLamp

u

Power Supply

λm1=d . pl .m

=10−5×10−2

0,153×1= 10−7

0,153=6,54×10−7meter

λm2=d . pl .m

=3,33.10−6×1,6 .10−2

8,3 .10−2×1=5,328 .10

−8

0,083=6,42×10−7meter

λm3=d . pl .m

=1,67 .10−6×2,7 .10−2

6,8 .10−2×1=4,509 .10

−8

0,068=6,63×10−7meter

b. Panjang Gelombang Cahaya Hijau Berdasarkan Rumus

λh1=d . pl .m

=10−5×9 .10−3

0,153×1=9 .10

−8

0,153=5,88×10−7meter

λh2=d . pl .m

=3,33 .10−6×1,2 .10−2

0,083×1=3,996 .10

−8

0,083=4,82×10−7meter

λh3=d . pl .m

=1,67 .10−6×2,2.10−2

0,068×1=3,674 .10

−8

0,068=5,40×10−7meter

c. Panjang Gelombang Cahaya Biru Berdasarkan Rumus

λb1=d . pl .m

=10−5×7 .10−3

0,153×1=7 .10

−8

0,153=4,58×10−7meter

λb2=d . pl .m

=3,33.10−6×1,1.10−2

0,083×1=3,663 .10

−8

0,083=4,41×10−7meter

λb3=d . pl .m

=1,67 .10−6×1,8 .10−2

0,068×1=3,006 .10

−8

0,068=4,42×10−7meter

2. Kesalahan Mutlak

λm λm2 λh λh

2 λb λb2

1 6,54 . 10-7 4,27716 . 10-

13 5,88 . 10-7 3,45744 . 10-

13 4,58 . 10-7 2,09764 . 10-

13

2 6,42 . 10-7 4,12164 . 10-

13 4,82 . 10-7 2,32324 . 10-

13 4,41 . 10-7 1,94481 . 10-

13

3 6,63 . 10-7 4,39569 . 10-

13 5,40 . 10-7 2,916 . 10-13 4,42 . 10-7 1,95364 . 10-

13

Σ 19,59 . 10-

712,79449 .

10-13 16,1 . 10-7 8,69668 . 10-

1313,41 . 10-

75,99609 . 10-

13

λ 6,53 . 10-7 4,26483 . 10-

13 5,37 . 10-7 2,898893 . 10-13 4,47 . 10-7 1,998697 .

10-13

a. Panjang Gelombang Cahaya Merah

SD λm=1N √ N .Σ λm2−(Σ λm)

2

N−1

SD λm=13 √ 3× (12,79449×10−13)−(19,59×10−7)2

3−1

SD λm=13 √ (38,39847×10−13)−(3,837681×10−12)

2

SD λm=13 √ 2,166×10−15

2

SD λm=13×3,2909×10−8

SD λm=1,0970×10−8

Kesalahan mutlak

8

λm±∆ λm=(6,53×10−7±1,10×10−8 )mb. Panjang Gelombang Cahaya Hijau

SD λh=1N √ N . Σ λh2−(Σ λh)

2

N−1

SD λh=13 √ 3×(8,69668×10−13)−(13,41×10−7)2

3−1

SD λh=13 √ 26,09004×10−13−2,5921×10−12

2

SD λh=13 √ 1,6904×10−14

2

SD λh=13×9,193475948×10−8

SD λh=3,064491983×10−8

Kesalahan mutlak

λh±∆ λh=(5,37×10−7±3,06×10−8 )m

c. Panjang Gelombang Cahaya Biru

SD λb=1N √ N .Σ λb2−(Σ λb)

2

N−1

SD λb=13 √ 3×(5,99609×10−13)−(13,41×10−7)2

3−1

SD λb=13 √ 17,98827×10−13−1,798281×10−12

2

SD λb=13 √ 5,46×10−16

2

SD λb=13×1,652271164×10−8

SD λb=5,507570547×10−9

Kesalahan mutlak

λb±∆ λb=(4,47×10−7±5,51×10−9 )m

3. Kesalahan Relatif

a. Panjang Gelombang Cahaya Merah

∆ λmλm×100%=1,10×10

−8

6,53×10−7 ×100%=1,68%

b. Panjang Gelombang Cahaya Hijau

∆ λhλh×100%=3,06×10

−8

5,37×10−7 ×100%=5,70%

c. Panjang Gelombang Cahaya Biru

9

∆ λbλb×100%=5,51×10

−9

4,47×10−7×100%=1,23%

H. SOAL DAN JAWABAN

1. Warna apa yang paling dekat dengan terang pusat?

Jawab : Warna yang paling dekat dengan terang pusat adalah warna merah.

2. Sebutkan urutan panjang gelombang warna cahaya dari yang paling besar!

Jawab : Merah, hijau, biru

I. KESIMPULAN

1. Penyajian Data

λm±∆ λm=(6,53×10−7±1,10×10−8 )m

λh±∆ λh=(5,37×10−7±3,06×10−8 )m

λb±∆ λb=(4,47×10−7±5,51×10−9 )m2. Berdasarkan buku referensi diketahui bahwa :

λ merah = 6 x 10-7 m

λ kuning = 5 x 10-7 m

λ biru = 4 x 10-7 m

Panjang gelombang cahaya warna merah, hijau, dan biru hasil perhitungan

eksperimen berbeda dengan panjang gelombang cahaya warna merah, hijau, dan

biru yang ada di buku referensi, karena beberapa kemungkinan sebagai berikut.

a. Sulitnya mengukur jarak suatu warna dari terang pusat, karena harus mencari

fokus yang paling sesuai;

b. Sempitnya ruang antara lensa dengan layar, Praktikan sengaja melakukan hal

itu demi mendapatkan fokus yang paling baik. Namun, dengan sempitnya

ruangan antara lensa dengan layar, praktikan agak sedikit kesulitan dalam

mengukur;

c. Ketidakcermatan praktikan dalam pengukuran menggunakan penggaris.

Surakarta, 18 September 2013

Pembina, Praktikan,

Kurotu A'yun, S.Pd., M.Pd. Daniel Christianto Setyo PrihangkosoNIP. 19700908 199702 2 004 NIS. 20604

10